生物质快速热解制取生物油

生物质能源是可再生能源的重要组成部分,具有资源丰富和低污染的特点,它的开发与利用已成为21世纪研究的重要课题。本文概述了生物质快速热解的过程、设备及其产物,并对热解的重要产物——生物油的组成、性质、精制以及转化利用进行了详细的阐述。     

生物质热解技术研究现状及其进展

生物质热解技术是把低能量密度生物质转化为高能量密度气、液、固产物的一种新型生物质能利用技术。其中液体产物具有便于运输、储存等优点,可替代燃料油用于发电、供暖系统以及可代替矿物油提炼某些重要的化学物质。介绍了国内外对这一技术的各种研究及其进展,并简要介绍了上海理工大学独立研制开发的生物质闪速液化实验装置。     

生物质快速热解制取生物质油

根据浅床层鼓泡流化床的特点以及生物质的热解特性,研制出生物质快速热解的流化床热解反应器,并进行生物质快速热解制取生物质油的试验研究。通过定量给料研究不同温度、不同流化气流量对热解产物的影响规律。试验得出生物质油的产率达65%(kg/kg),并对产出的生物质油用色质联机进行成分分析得出生物质油的主要成分,通过热重分析得到了生物质油的热解特性。     

改性生物质热解油的组成及特性

针对影响生物质热解油性质的主要官能团,以苄基氯为改性剂,在相转移催化剂的作用下,将热解油中的羧酸基团和酚羟基转化为酯类、醚类化合物。由于亲水基团转化为疏水性基团,改性后的生物油与原料油相比,具有明显的疏水性质,显著降低了含水量(由33.00%降至0.83%);由于影响pH值的羧基转化为酯基,pH值由2.82提升至5.72;基团的转化还降低了含氧量,提高了热值(由14.3MJ/kg提升至31.7MJ/kg)。经过GC-MS、FT-IR分析,原油中羧酸和酚类化合物大部分转化为相应的酯化产物和醚化产物。结合分析结果,探讨了改性过程的反应机理及副反应机理。     

市政污泥与典型林业生物质共热解油特性研究

以市政污泥和林业生物质(松木屑、杨木屑)快速共热解产物热解油为研究对象,通过不同添加量的林业生物质与污泥在卧式管式炉进行共热解等方法,对热解油的产率、组分变化等性质进行分析.结果表明:共热解产生的热解油具有相似成分,主要含有酸类、酯类、酚类和含氮化合物等.较高的林业生物质添加量可降低热解油中S含量,但能促进热解中的N向...     

生物质催化热解研究进展

介绍了生物质种类、生物油性质、热解反应条件对生物油产率和油品质的作用以及催化剂对催化热解反应的影响。生物质催化热解技术能够实现资源、能源、环境的高效统一,符舍社会的可持续发展原则,具有很大的开发前景。     

微波热解生物质废弃物的研究

利用微波热裂解生物质废弃物,使其转化为可直接利用的能源,是一种非常重要的处理工艺。运用自行研发的单模谐振腔微波设备对生物质废弃物进行热解反应试验,考察了微波功率、反应时间、含水率和物料粒径对木屑热解的影响,得到较优的反应工艺条件:微波功率为2.0 kW,反应时间为8 min,含水量为20%,物料粒径为0.5~0.8 mm。分析研究了固、液、气3种热解产物:固体产物(炭)的性质得到了改善;生物油主要是芳香烃类化合物和呋喃类化合物的复杂混合物;热解气体产物主要为CO,CO2,甲烷等,热值相对较高。     

生物质热解燃料的生产

利用热解及其相关技术可将生物质转化成焦炭、生物油和合成气。本文重点介绍了生物质热解技术的研究概况,简介了利用生物质热解生产燃料的优点。指出：利用湖泊等自然水体中的浮游藻类做热解材料,在解决水体环境污染方面具有很好的社会效益和经济效益。     

生物质的热裂解与热解油的精制

生物质能属于可再生能源，其利用符合社会可持续发展的原则。生物质在中等温度下(约500℃)热裂解主要得到热解油。介绍了温度对热裂解过程的影响、热解油——水的二元相图、热裂解过程的机理和热解油的特性，综述了催化剂种类，溶剂等对热解油催化裂解的影响。结果表明，催化剂H-ZSM-5的脱氧效果最好，以四氢萘为溶剂时，精制油的收率大幅提高，达39．4％。     

快速热解生物油柱层析分离与分析

利用柱层析分离与分析了自由落下床反应器中杏核和玉米芯快速热解油。生物油经脱水、抽提分离出沥青烯后，柱层析分离成3个馏分：环己烷洗脱馏分（B1馏分），主要是四环以下无杂原子、无取代基或简单取代基的芳香化合物；苯洗脱馏分（B2馏分），主要是单环的酚类化合物；甲醇洗脱馏分（B3馏分），主要是极性化合物。实验结果表明，热解温度对生物油的产率和性质影响很大：生物油及沥青烯的产率在600～700℃范围内达到最大值；随温度的升高，大分子化合物裂解成小分子化合物，含复杂取代基的化合物裂解生成含简单取代基或者无取代基的化合物。实验结果也表明生物油中萘、甲基萘等主要来自于纤维素和半纤维素的热解，酚类化合物主要源自于木质素的热解。     

生物油热解及燃烧特性分析

对由木粉热解所得的生物油样品分别进行了氮气与氧气气氛下不同升温速率的热重分析试验.结果表明:生物油的热解分为两个阶段,第一阶段为生物油中低沸点有机物的挥发以及各组分间反应生成各类产物的过程,第二阶段为各种重组分的裂解过程;生物油的燃烧分为3个阶段,即前期的挥发与裂解和最后焦炭的燃烧过程.提高升温速率使氮气气氛中生物油样品的初始失重温度、失重峰值温度及对应的最大失重速率均有所增大,且在较高升温速率(20℃min)下,较少含炭残余物形成.随升温速率升高,生物油着火温度提高,最终失重率无变化.最后根据热重数据对热解与燃烧各段反应进行了动力学拟合.     

温度及流化床床料对生物质热裂解产物分布的影响

为考察热裂解温度及床料对生物质热裂解液固产物分布的影响,在一高温烟气发生炉加热的小型流化床上,以玉米秸秆粉为原料,石英砂、白云石和高铝矾土分别作为流化床床料,在450、475、500和525℃ 4个不同温度下进行热裂解液化试验.研究结果表明:①以上述3种物质分别作床料时,生物油收集率都先随温度的升高而增大,当温度升高到一定程度时,开始随温度的升高而下降.以白云石为床料的生物油收集率较高,在500℃时最高值可达43%,其次为石英砂,高铝矾土对应的生物油收集率较低;3种床料的生物油最大收集率均产生在约500℃.残炭收集率随温度升高一直呈下降趋势;以石英砂为床料时,残炭收集率较高,高铝矾土与之相近,白云石较低;②生物油分为轻质生物油和重质生物油两部分,随着温度的升高,重质生物油占所得生物油总重比例的变化和生物油收集率变化趋势几乎一致,并也在约500℃达到最大,之后两者都有下降,但重质生物油占总重比例的下降要较生物油收集率的下降剧烈.     

生物质气流床气化的热解前处理工艺

考察了热解作为生物质气流床气化前处理工艺的可行性,热解温度对气、液、固3种形态产物的产率和各方面的性能有不同程度的影响。通过半焦的电镜图片分析,证实了热解后生物质的多孔结构比较明显,使其有一定的吸附能力;通过元素分析比较了原料和热解产物中各元素含量的差别,说明热解可以显著提高半焦中碳元素含量,降低半焦中氧元素含量;考察了热解气中各组分在不同温度下的变化规律;通过原料和产物的热值比较,证实了热解可以显著提高气化原料的热值,为下一步的气化反应提供了有利条件。     

国内外生物质热解液化装置的研发进展

生物质热解技术是最具有发展潜力的生物质能技术之一。而对其热解装置的研究又是热解技术研究的核心内容。该文针对国内外生物质热解液化装置的研发现状进行了较全面地介绍并提出了存在的问题及可能的解决方案,对发展我国的生物质液化技术有指导意义。     

生物质热解生物油与柴油乳化的试验研究

通过生物质热解生物油模型化合物与柴油乳化的研究确定了乳化剂合适的HLB范围,在该范围内稻壳热解生物油与柴油的乳化效果良好,同时研究了生物油贮存时间对乳化效果的影响。在柴油、乳化剂和生物油质量分数分别为92%、3%和5%,试验研究了不同种类生物质热解生物油与柴油的乳化性能,乳化燃料在热值上接近柴油,粘度符合国家轻柴油标准,具有商业应用的可能。最后通过生物油和柴油乳化的三组分相图分析了形成稳定乳液时三组分的相对含量变化。     

生物质连续热解炭化设备研究

针对现有生物质热解炭化设备需要引用外部热源加热导致的能源损耗、炭化装置复杂等问题,提出采用热解气回用燃烧的生物质热解炭化方案,设计一种新型回转连续式炭化设备。通过仿真分析与试验研究的方法,得到所设计炭化炉的最佳转速范围,并以生物质玉米秸秆为原料进行炭化试验。试验结果表明,设备纯小时处理生物质2.13 t,生物炭得率为30.2%,各项性能皆达到预期指标,可实现生物质的连续高效炭化。     

农林生物质废弃物的热重实验研究

利用TGA对甘蔗渣、花生壳、谷壳、松木屑等4种农林废弃物进行热重实验研究,并建立了生物质热解反应的表观动力学模型.实验研究发现:甘蔗渣的DTG曲线不同于其他3种生物质的DTG曲线,它呈现出两个明显的双峰形状.对于甘蔗渣,由于其DTG曲线的双失重峰,其动力学模型在低温段的反应级数为2.5,高温段则为1.5;其他3种生物质的热解动力学模型的反应级数为2.5.     

应用裂解气相色谱对生物质快速裂解规律的研究

将现代化学分析领域中使用的分析方法－裂解气相色谱法用于对生物质杨木和稻秆的快速裂解的研究中,并依据动力学的研究方法,建立了较为系统的裂解产物分析方法,考察了裂解温度,物料升温速率对产物分布的影响,在裂解温度450℃,升温速率500℃／s,挥发性组分停留时间0.9s下分别获得了质量百分比77％（杨木原料）,65％（稻秆原料）的最大产液率,物料平衡的结果证明了裂解色谱研究方法行之有效,具有简单,投资少,快捷的优点,可用于生物质快速裂解的基础研究。